本發(fā)明涉及一種鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，具體涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、我國富煤、貧油、少氣的能源稟賦決定了我國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主。然而，燃煤過程導(dǎo)致的溫室效應(yīng)是全人類必須面臨的重要挑戰(zhàn)。為了盡快的實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，我國逐漸從以煤炭為主的發(fā)電格局轉(zhuǎn)向以新能源為主的發(fā)電格局。然而，由于我國的能源需求日益增加，新能源的周期性和不穩(wěn)定性以及儲能技術(shù)的發(fā)展滯后于需求，因此，還必須保留燃煤鍋爐機組起到基礎(chǔ)負(fù)荷和深度調(diào)峰的功能。

2、鍋爐深度調(diào)峰引發(fā)了多種問題，在爐膛側(cè)，當(dāng)負(fù)荷降低時，爐內(nèi)燃燒溫度降低，導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定，甚至發(fā)生熄火現(xiàn)象，造成巨大的經(jīng)濟損失；在汽水側(cè)，由于低負(fù)荷下火焰的不穩(wěn)定性導(dǎo)致水冷壁管內(nèi)汽水的質(zhì)量流量差異很大，并造成了汽水流動的不穩(wěn)定性，局部應(yīng)力過大容易導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。

3、為解決燃燒不穩(wěn)定性，常常采用爐內(nèi)配風(fēng)的方式；為解決汽水流動不穩(wěn)定性問題，常改變問題管路的閥門開度；然而，由于問題的處理常常是等到嚴(yán)重的經(jīng)濟性和安全性后果已經(jīng)造成的情況下，如何在問題出現(xiàn)苗頭時及時地解決，避免出現(xiàn)重大問題，是實現(xiàn)鍋爐調(diào)峰的難點問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法及裝置。

2、本發(fā)明提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，用于通過鍋爐實時數(shù)據(jù)對鍋爐和汽水系統(tǒng)進行控制，使深度調(diào)峰條件下燃燒和汽水流動穩(wěn)定，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟s1，將鍋爐實時數(shù)據(jù)輸入機器學(xué)習(xí)模型，得到鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)和汽水測預(yù)測參數(shù)；步驟s2，根據(jù)鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)計算得到鍋爐的熱效率；步驟s3，根據(jù)汽水測預(yù)測參數(shù)計算得到汽水系統(tǒng)中各個水冷壁管的熱偏差系數(shù)；步驟s4，根據(jù)熱效率控制鍋爐的一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟或關(guān)閉；步驟s5，根據(jù)水冷壁熱偏差系數(shù)控制各個水冷壁管的入口閥門的開啟度，其中，鍋爐實時數(shù)據(jù)包括給煤量、給風(fēng)量、給水量、給水溫度、爐膛出口溫度和氧量，鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)包括煙氣速度、煙氣溫度和煙氣組分，汽水測預(yù)測參數(shù)包括質(zhì)量流速、溫度、壓力和含汽率。

3、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，機器學(xué)習(xí)模型采用物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建得到，機器學(xué)習(xí)模型根據(jù)現(xiàn)有的鍋爐實時數(shù)據(jù)和對應(yīng)的燃燒模擬結(jié)果與汽水模擬結(jié)果訓(xùn)練得到，燃燒模擬結(jié)果和汽水模擬結(jié)果通過將輸入?yún)?shù)輸入數(shù)值模型進行數(shù)值模擬得到，輸入?yún)?shù)包括燃料特性、鍋爐結(jié)構(gòu)和運行工況。

4、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，燃料特性包括元素分析、工業(yè)分析和熱值對應(yīng)的數(shù)據(jù)，鍋爐結(jié)構(gòu)包括爐膛、水平煙道和布置于水平煙道的受熱面對應(yīng)的數(shù)據(jù)，工況包括20％、40％、60％、80％、100％額定負(fù)荷。

5、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在數(shù)值模型中，燃燒過程模擬采用非預(yù)混燃燒模型，湍流模擬采用k-ε模型，煤粉熱解模擬采用雙方程模型，焦炭燃燒模擬采用擴散動力模型，輻射采用p1模型。

6、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在數(shù)值模型中，通過質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒和狀態(tài)方程求解進行汽水模擬，得到汽水模擬結(jié)果。

7、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，熱效率的計算表達(dá)式為：η＝100-qa，式中η為熱效率，qa為煙氣熱損失，ts為煙氣溫度，ta為空氣溫度，o2'為氧氣濃度，a2和b均為預(yù)設(shè)的經(jīng)驗參數(shù)。

8、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，熱偏差系數(shù)的計算表達(dá)式為：式中為第d個水冷壁管的熱偏差系數(shù)，qd為第d個水冷壁管的受熱面外壁熱負(fù)荷，hd為第d個水冷壁管的受熱面積，gd為第d個水冷壁管的工質(zhì)流量，q0為所有水冷壁管的平均受熱面外壁熱負(fù)荷，h0為所有水冷壁管的平均受熱面積，g0為所有水冷壁管的平均工質(zhì)流量。

9、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟s4中，熱效率在40％以下時，控制最底層的一次風(fēng)及最近的上下二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟，其余所有一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門關(guān)閉；熱效率在40％-80％時，控制最上層的一次風(fēng)及最近的上下二次風(fēng)對應(yīng)的閥門關(guān)閉，其余所有一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟；熱效率在80％-90％時，控制所有一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟。

10、在本發(fā)明提供的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟s5中，水冷壁管對應(yīng)的水冷壁熱偏差系數(shù)大于等于10％時，將該水冷壁管對應(yīng)的入口閥門的開啟度調(diào)大5％；水冷壁管對應(yīng)的水冷壁熱偏差系數(shù)小于等于10％時，將該水冷壁管對應(yīng)的入口閥門的開啟度調(diào)小5％。

11、本發(fā)明還提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化裝置，用于通過鍋爐實時數(shù)據(jù)對鍋爐和汽水系統(tǒng)進行控制，使深度調(diào)峰條件下燃燒和汽水流動穩(wěn)定，具有這樣的特征，包括：預(yù)測模塊，包含機器學(xué)習(xí)模型，用于將鍋爐實時數(shù)據(jù)輸入機器學(xué)習(xí)模型，得到鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)和汽水測預(yù)測參數(shù)；熱效率計算模塊，用于根據(jù)鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)計算得到鍋爐的熱效率；熱偏差計算模塊，用于根據(jù)汽水測預(yù)測參數(shù)計算得到汽水系統(tǒng)中各個水冷壁管的熱偏差系數(shù)；一二次風(fēng)控制模塊，用于根據(jù)熱效率控制鍋爐的一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟或關(guān)閉；水冷壁管控制模塊，用于根據(jù)水冷壁熱偏差系數(shù)控制各個水冷壁管的入口閥門的開啟度，其中，鍋爐實時數(shù)據(jù)包括給煤量、給風(fēng)量、給水量、給水溫度、爐膛出口溫度和氧量，鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)包括煙氣速度、煙氣溫度和煙氣組分，汽水測預(yù)測參數(shù)包括質(zhì)量流速、溫度、壓力和含汽率。

12、發(fā)明的作用與效果

13、根據(jù)本發(fā)明所涉及的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法及裝置，因為，通過燃燒模擬和汽水模擬，根據(jù)鍋爐實時數(shù)據(jù)得到與實際鍋爐無法測量的參數(shù)對應(yīng)的準(zhǔn)確的燃燒模擬結(jié)果和汽水模擬結(jié)果，再利用歷史的鍋爐實時數(shù)據(jù)、燃燒模擬結(jié)果和汽水模擬結(jié)果訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，使得機器學(xué)習(xí)模型可以根據(jù)鍋爐實時數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測鍋爐參數(shù)，并根據(jù)預(yù)測的結(jié)果計算得到熱效率和熱偏差系數(shù)，從而控制一二次風(fēng)閥門和水冷壁管閥門，實現(xiàn)鍋爐深度調(diào)峰。所以，本發(fā)明的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法及裝置能夠?qū)崿F(xiàn)及時且準(zhǔn)確地鍋爐深度調(diào)峰。

技術(shù)特征：

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，用于通過鍋爐實時數(shù)據(jù)對鍋爐和汽水系統(tǒng)進行控制，使深度調(diào)峰條件下燃燒和汽水流動穩(wěn)定，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法，其特征在于：

10.一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化裝置，用于通過鍋爐實時數(shù)據(jù)對鍋爐和汽水系統(tǒng)進行控制，使深度調(diào)峰條件下燃燒和汽水流動穩(wěn)定，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的鍋爐調(diào)峰系統(tǒng)控制優(yōu)化方法及裝置，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟S1，將鍋爐實時數(shù)據(jù)輸入機器學(xué)習(xí)模型，得到鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)和汽水測預(yù)測參數(shù)；步驟S2，根據(jù)鍋爐側(cè)預(yù)測參數(shù)計算得到鍋爐的熱效率；步驟S3，根據(jù)汽水測預(yù)測參數(shù)計算得到汽水系統(tǒng)中各個水冷壁管的熱偏差系數(shù)；步驟S4，根據(jù)熱效率控制鍋爐的一次風(fēng)和二次風(fēng)對應(yīng)的閥門開啟或關(guān)閉；步驟S5，根據(jù)水冷壁熱偏差系數(shù)控制各個水冷壁管的入口閥門的開啟度?？傊?，本方法能夠?qū)崿F(xiàn)及時且準(zhǔn)確地鍋爐深度調(diào)峰。

技術(shù)研發(fā)人員：崔體磊,尤通通,岳顯,董春森,汪道元,謝興運
受保護的技術(shù)使用者：國能陳家港發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10